Классификация строительных материалов. Номенклатура строительных металлических материалов

Чугун. Из чугуна изготавливают подушки под колонны, трубы, радиаторы, сантехника. Из - за хрупкости и высокой плотности использование чугуна ограничено. В малых архитектурных формах используют чугун для деталей оград, решеток, фонарей и т.д.

Сталь - обыкновенная углеродистая, качественная, высококачественная и особо высококачественная, легированная. Углеродистая сталь. Ст-3 -широко используется в строительстве. Стальные строительные материалы различают профильные листы, трубы, арматура. Профили имеют различные сечения в зависимости от способы получения – прокатные, гнутые.

Прокат: уголки, швеллеры, двутавры, монорельсы, арматурная сталь, трубчатого сечения.

Гнутый прокат : уголки, швеллер, коробчатые сечения и др.

Листовая сталь толщиной от 0,4 до 60 мм.

Кровельная оцинкованная сталь имеет толщину 0,4-0,8 мм, бывает плоская, рифленая, волнистая, профильная.

Арматура из стали делится на стержневую и проволоки из них изготовляется пряди, сетки, каркасы с термическим упрочнением характеристик. Арматура бывает гладкая и рифленая.

Соединения стальныхконструкций делятся не неразъемные (сварные, заклепочные) и разъемные (болтовые). Сварные швы выполняются с помощью электродов или газовой сваркой.

Цветные металлы и их применение в строительстве Сырье– основное сырье рудные горные породы цветных металлов. В рудах сравнительно малое содержание цветных металлов. Железа в руде содержится до 70%, а в бокситах примерно 50-60% АI (глинозема).

Из цветных металлов получают штамповкой или прессованием под давлением профильные, рельефные, облицовочные материалы и элементы оборудования.

Термической, химико– термической обработкой изменяют свойства металлов – твердость, прочность, ударная вязкость, сопротивление износу. Эти свойства достигают путем прогрева и охлаждение.

Алюминий- плотность-2700кг/м3 в промышленных масштабах начали производить лишь в 20 веке, из-за технологических сложностей.

Алюминий – наиболее широко используемый цветной металл, серебристый – белый, обладающий высокой коррозионной способностью, характеризуется высокой электро и теплопроводностью, с высоким коэффициентом теплого расширения. Применяется в строительстве только в виде сплавов.

Получают алюминий щелочным, кислотным, электротермическим, электродным способами в ваннах. В строительстве в чистом виде алюминий не применяется для изготовления конструкций из-за низкой прочности. Он применяется в виде сплавов или покрытий для защиты от коррозии. Применяются алюминиевые сплавы АL+магний – в мостостроении, АL+магний+кремний – красивый декоративный сплав.

Алюминий и сплавы на его основе имеют достоинства:

1. Легкость, низкая плотность 2600-2700 кг/м3;

2. Высокая прочность 200-750Мпа;

3. Высокая коррозионная стойкость, в 50 раз медленнее, чем у стали;

4. Легкость обработки;

5. Отсутствие искрообразование при обработке;

6. Высокая стойкость при низких отрицательных температурах.

Недостатки:

1. Относительно высокая стоимость по отношению к стали;

2. Высокая деформативность, модуль упругости в 3 раза выше, чем у стали;

3. Коэффициент линейного расширенной в 2 раза выше, чем у стали;

4. В местах контакта АL с другими материалами возникает электрохимическая коррозия (необходимо защищать краской).

Дюралюминий – этосплав аллюминия АL(95%)+ меди Си(4%) +магний Мп (0,5%) + марганец Мд (0,5%)– имеет прочность 500-750 МПа.

Магниевые сплавы из АL с цинком очень прочны до 400МПа и жаропрочны при этом очень легкие 700-1800 кг/м³.

Из алюминиевых сплавов изготавливают листовые и профильные изделия. Прессованные профили из алюминиевых сплавов использует для изготовления несущих и ограждающих конструкций, крепления окон, витрин, витражей, подвесных потолков, плинтуса. Изготавливают из алюминиевых сплавов заклепки, болты, фурнитуру, рельефные облицовочные панели, декоративно – художественные изделия, плиты «сэндвич- панели».

Алюминиевая пудра используется для изготовления красок, эмалей – защитного покрытия, в качестве порообразователей для газобетона.

Сплавы АL с титаном имеют предел прочности 750-1000 МПа, плотность 4500 кг/м3, высокую коррозионную стойкость. Термообработкой или легированием может быть повышен предел прочности до 1800-2000Мпа. Сплавы титана жаропрочны до 400 °С, имеют высокую коррозонную стойкость. Сплав дорогой, применяется только для уникальных сооружений –например памятник космонавтике на ВДНХ в Москве.

Алюкобонд . Это композитный, многослойный листовой материал. Представляет собой алюминиевую оболочку, внутри заполненную полимерным наполнителем и покрытый сверху защитно – декоративным слоем. Используется 35 лет в Германии: толщиной АL t=3,3 мм. Легко обрабатывается – режется, сгибается, поддается сверлению и трансформации. Цвета – стандартные, металлик, имитация камня и т.д.

Наполнитель – однородная, плотная, пластичная структура.

Используется алюминий и и его сплавы в качестве ограждающих конструкций в панелях производственных, общественных большепролетных зданий:

· в труднодоступных районах;

· для изготовления витражей, оконных переплетов;

· в качестве кровельного материала;

· для наружной облицовки зданий в виде панелей алюкобонда;

· в качестве обшивки трехслойных панелей, например Сэндвич панели.

Медь – плотность 8960 кг/м3 - мягкий, ковкий металл красного цвета встречается в природе в виде самородков и в природных рудах – сульфидов, сульфатов меди. Имеет высокий коэффициент температурного расширения в 1.5 раза выше, чем у стали. Высокий коэффициент электро и теплопроводности. В сухой среде медь не окисляется, во влажной покрывается темной оксидной пленкой. Медь известна с глубокой древности, встречается в виде самородков и просто выплавляется из медных руд. Медные сплавы получают сплавлением меди с оловом, цинком.

Латунь – медный сплав меди с цинком (10- 40%) в качестве легирующего металла входит АL или никель. Прочность при растяжении 250-600МПа. Латунь применяют в виде листов для изготовления художественно – декоративных изделий, латунных труб в отопительной и водонапорной системе, имеет высокую долговечность.

Бронза – сплав меди с оловом (до 10%), алюминием и свинцом. Материалы на основе бронзы имеют высокую прочность, твердость и коррозионную стойкость, Свинец и цинк в виде защитных покрытий для коррозионной защиты. Бронза– применяется для литья статуй, скульптур. Памятники Минину и Пожарскому, памятник Кенесары, Абаю в городе Астана и т.д.

Медная кровля. Гибкая медная черепица состоит из стекловолокна, натурального битума и покрыта сверху медным листом толщина 70 мм. Медные листы соединены между собой накладками – клипсами.

Битумная основа гибкой черепицы делает этот материал для работы очень пластичным и позволяет проводить работы на кровлях с уклоном от 11 до 90°. Легко укладывается в виде лепестков листов или рулонов.

Сплавы титана и магния используют в конструкции с высокими вибрационными нагрузками.

Золото встречается только в древних сооружениях. Им покрывались главы соборов, золотились украшения фасадов, применялось в декоративном искусстве.

В современной архитектуре применяется для позолоты сусальное золото. Это листы толщиной несколько микрон уложены на папиросную бумагу и собраны в книжки по 60 листов. Масса книжки 1,5 – 2,5 грамма. Одной книжкой покрывают поверхность около 0,5 м2. Для покрытия наружных элементов фасадов используют книжки весом 2,5гр, для внутренней отделки в 1,5 грамма.

Защита металлов от коррозии в результате коррозии ежегодно теряется 10-12% его годового производства. Для защиты от коррозии применяется защитные покрытия. Прогрессирует коррозия в атмосфере с агрессивной воздушной средой, при контакте с нефтью, бензином.

Защита от коррозии бывает:

· электрохимическая;

· замедлители коррозии – ингибиторы изменяющие состав металла на контакте с агрессивной средой.

Чаще всего это лакокрасочные покрытия. С помощью покрытий можно изолировать от агрессивной среды изделие или изменить химический состав поверхности. Защитное покрытие должно быть сплошным, непроницаемым для агрессивной среды, иметь высокую прочность, сцепления с металлом (адгезию) высокую твердость, износостойкость и жаростойкость.

После анализа архитектурно-планировочных решений возводимого объекта приступают к составлению номенклатуры строительно-монтажных работ, которые должны быть включены в календарный план строительства объекта. Степень детализации работ должна соответствовать указаниям ГЭСН-2001.

При составлении календарного плана работы, выполняемые одной бригадой и в одно и тоже время, рекомендуется объединять.

Определение объемов строительно-монтажных работ.

Объемы строительно-монтажных работ определяют по рабочим чертежам здания, в тех же единицах измерения, в которых даются нормы расходования ресурсов.

Подсчет объемов каждого из видов строительно-монтажных работ производится отдельно в соответствии с действующими правилами исчисления объемов СМР, приведенных в технической части действующих норм расходования ресурсов.

Результаты подсчета объемов строительно-монтажных работ заносятся в сводную ведомость объемов СМР (таб.1). Формы ведомостей, в которых рекомендуется производить расчеты по определению объемов СМР, приводятся в приложениях к данным методического указания.

Таблица 1. Сводная ведомость объемов строительно-монтажных работ

Выбор методов производства основных видов строительно-монтажных работ

При выборе методов производства строительно-монтажных работ необходимо стремиться к наибольшему их охвату комплексной механизацией. Применение ручных, немеханизированных методов допустимо только в тех случаях, когда невозможно или нецелесообразно применять высокопроизводительные строительные машины или механизмы, но и в этом случае следует предусматривать использование ручного электрифицированного инструмента, средств малой механизации строительных процессов и передовых методов труда.

Выбор методов производства строительно-монтажных работ и строительных машин рекомендуется производить на основании решений, принятых в действующих типовых технологических картах и картах трудовых ресурсов, а также в соответствующей справочной литературе.

Определение трудоемкости строительно-монтажных работ и затрат машинного времени основных строительных машин

Трудоемкость отдельных видов строительно-монтажных работ и потребность в машинном времени основных строительных машин и механизмов для календарного плана следует определять по нормам, приведенным в соответствующих сборниках ЕНиР (Единые нормы и расценки). Для определения трудоемкости работ, состоящих из значительного количества процессов и операций, рекомендуется использовать укрупненные нормы Государственных элементных строительных норм (ГЭСН-2001). Расчеты по определению трудозатрат на эти виды работ производятся в табличной форме (таб. 3).

Трудоемкость подготовительных работ, прочих (неучтенных) работ, работ по благоустройству прилегающих территорий, а также работ по сдаче объекта в эксплуатацию определяется в процентном отношении от трудозатрат на общестроительные работы (5%, 10%, 3% и 1% соответственно).

Трудоемкость внутренних санитарно-технических работ (монтаж систем водопровода и канализации, отопления и вентиляции), электромонтажных работ, газификация и монтаж технологического оборудования принимается по укрупненным показателям (таб. 2).

Таблица 2. Укрупненные нормы затрат труда на специальные работы

Строительный объем здания с чердачным перекрытием определяется умножением площади горизонтального сечения по внешнему периметру выше цоколя на высоту здания. Высота здания измеряется от уровня чистого пола первого этажа до верха чердачного перекрытия.

Строительный объем здания без чердачного перекрытия определяют умножение площади вертикального поперечного сечения на длину здания на уровне первого этажа, выше цоколя. Площадь вертикального поперечного сечения определяют по наружным поверхностям стен, верхнему очертанию кровли и уровню чистого пола первого этажа.

Таблица 3. Ведомость подсчета трудозатрат и затрат машинного времени

К атегория: Материалы для строительства

Классификация строительных материалов

Строительные материалы разделяют на природные (естественные) и искусственные. К первой группе относят: лесные (круглый лес, пиломатериалы); каменные плотные и рыхлые горные породы (естественный камень, гравий, песок, глина) и др. Ко второй группе - искусственным материалам - относят: вяжущие вещества (цемент, известь), искусственные камни (кирпич, блоки); бетоны; растворы; металлические, тепло- и гидроизоляционные материалы; керамические плитки; синтетические краски, лаки и Другие материалы, производство которых связано с химической обработкой.

Строительные материалы классифицируют по назначению и области применения, например кровельные - рубероид, астбестоцемент и др.; стеновые - кирпич, блоки; отделочные - растворы, краски, лаки; облицовочные, гидроизоляционные и др., а также по технологическому признаку их изготовления, например керамические, синтетические и др. Особую группу составляют теплоизоляционные строительные материалы - их изготовляют из различного сырья, применяют в различных конструкциях, но объединяются они общим свойством - малой объемной массой и низкой теплопроводностью, что и определяет постоянно возрастающий объем их производства и широкое применение в строительстве.

Строительные материалы, которые добывают или изготовляют в районе строящегося объекта, принято называть местными строительными материалами. К ним прежде всего относятся: песок, гравий, щебень, кирпич, известь и др. При строительстве зданий и сооружений необходимо в первую очередь использовать местные строительные материалы, что сокращает транспортные расходы, составляющие значительную часть стоимости материалов.

На строительные материалы, изготовляемые предприятиями, существуют Государственные общесоюзные стандарты - ГОСТы и технические условия - ТУ. В стандартах приведены основные сведения о строительном материале, дано его определение, указаны сырье, области применения, классификация, деление на сорта и марки, методы испытания, условия транспортирования и хранения. ГОСТ имеет силу закона, и соблюдение его является обязательным для всех предприятий, изготовляющих строительные материалы.

Номенклатура и технические требования к строительным материалам и деталям, их качеству, указания по выбору и применению в зависимости от условий эксплуатации возводимого здания или сооружения изложены в «Строительных нормах и правилах» - СНиП I-B.2-69, утвержденных Госстроем СССР в 1962-1969 гг. с изменениями, внесенными в 1972 г. Для каждого материала и изделия разработаны Государственные общесоюзные стандарты (ГОСТы).

Для правильного применения того или иного материала в строительстве необходимо знать физические, включая отношение материалов к действию воды и температур, и механические свойства.

Жилые, общественные и производственные здания представляют собой сооружения, предназначенные для размещения людей и различного оборудования и защиты их от воздействия окружающей среды. Все здания состоят из одинаковых по назначению частей: – фундамента, служащего основанием здания и передающего нагрузку от всего здания на землю; – каркаса - несущей конструкции, на которой устанавливаются ограждающие элементы здания; каркас воспринимает и перераспределяет нагрузки и передает их на фундамент; – ограждающих конструкций, изолирующих внутренний объем здания от воздействия внешней среды или разделяющих отдельные части внутреннего объема между собой; к ограждающим конструкциям относятся стены, перекрытия и кровли, причем в малоэтажных зданиях стены и перекрытия часто выполняют функцию каркаса.

С глубокой древности жилые и культовые сооружения возводили из природных материалов - камня и дерева, причем из них выполняли все части здания: фундамент, стены, кровлю. Такая универсальность материала имела существенные недостатки. Строительство каменных зданий было трудоемко; каменные стены для поддержания в здании нормального теплового режима приходилось делать очень толстыми (до 1 м и более), так как природный камень - хороший проводник теплоты. Для устройства перекрытий и кровли ставили много колонн или делали тяжелые каменные своды, так как прочности камня недостаточно для перекрытия больших пролетов. У каменных зданий, правда, было одно положительное качество-долговечность. Менее трудоемкие, но недолговечные деревянные здания часто уничтожались пожарами.

С развитием промышленности появились новые, разные по назначению строительные материалы: для кровли - листовое железо, позже - рулонные материалы и асбестоцемент; для несущих конструкций - стальной прокат и высокопрочный бетон; для тепловой изоляции - фибролит, минеральная вата и др.

Специализация и промышленное изготовление строительных материалов, полуфабрикатов и изделий коренным образом изменили характер строительства. На стройку материалы, а затем и изделия из них стали поступать практически в готовом виде, строительные конструкции стали легче и эффективнее (например, лучше предохраняли от потерь теплоты, от воздействия влаги и т.п.). В начале XX в. началось заводское изготовление строительных конструкций (металлических ферм, железобетонных колонн), но только с 50-х годов впервые в мире в нашей стране стали строить полносборные здания из готовых элементов.

Современная промышленность строительных материалов и изделий производит большое количество готовых строительных деталей и материалов различного назначения, например: керамические плитки для полов, для внутренней облицовки, фасадные, ковровую мозаику; рубероид и пергамин для устройства кровли, изол и гидро-изол - для гидроизоляции. Чтобы было легче ориентироваться в этом многообразии строительных материалов и изделий, их классифицируют. Наибольшее распространение получили классификации по назначению и технологическому признаку.

По назначению материалы делят на следующие группы: – конструкционные, которые воспринимают и передают нагрузки в строительных конструкциях; – теплоизоляционные, основное назначение которых - свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим помещения при минимальных затратах энергии; – акустические (звукопоглощающие и звукоизоляционные)- для снижения уровня «шумового загрязнения» помещения; – гидроизоляционные и кровельные - для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров; – герметизирующие - для заделки стыков в сборных конструкциях; – отделочные - для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий; – специального назначения (например, огнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальных сооружений.

Ряд материалов (например, цемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой-либо одной группе, так как их используют и в чистом виде, и как сырье для получения других строительных материалов и изделий - это так называемые материалы общего назначения. Трудность классификации строительных материалов по назначению состоит в том, что одни и те же материалы могут быть отнесены к разным группам. Например, бетон в основном применяют как конструкционный материал, но некоторые его виды имеют совсем иное назначение: особо легкие бетоны - теплоизоляционные материалы; особо тяжелые бетоны - материалы специального назначения, используемые для защиты от радиоактивного излучения.

В основу классификации по технологическому признаку положены вид сырья, из которого получают материал, и способ изготовления. Эти два фактора во многом определяют свойства материала и соответственно область его применения. По способу изготовления различают материалы, получаемые спеканием (керамика, цемент), плавлением (стекло, металлы), омоноличиванием с помощью вяжущих веществ (бетоны, растворы) и механической обработкой природного сырья (природный камень, древесные материалы). Для более глубокого понимания свойств материалов, зависящих главным образом от вида сырья и способа его переработки, в основу курса «Материаловедение» положена классификация по технологическому признаку и лишь в отдельных случаях рассматриваются группы материалов по назначению.